RU2403407C1

RU2403407C1 - Steam-gas power plant

Info

Publication number: RU2403407C1
Application number: RU2009118238/06A
Authority: RU
Inventors: Юрий Яковлевич Петрушенко (RU); Юрий Яковлевич Петрушенко; Герман Николаевич Марченко (RU); Герман Николаевич Марченко; Григорий Иванович Дружинин (RU); Григорий Иванович Дружинин; Денис Витальевич Рыжков (RU); Денис Витальевич Рыжков; Владимир Кузьмич Ильин (RU); Владимир Кузьмич Ильин
Priority date: 2009-05-13
Filing date: 2009-05-13
Publication date: 2010-11-10

Abstract

FIELD: power engineering.

SUBSTANCE: steam-gas power plant comprises combustion chamber, gas turbine, exhaust heat boiler and steam turbine plant, condenser, condensate pump, system of regenerative heaters, deaerator, feed pump, at the same time it is equipped with ejector for supply of air, which is connected to combustion chamber by means of pipeline, and is connected by pipelines to steam turbine plant steam bleed and with pipeline of exhaust heat upstream system of regenerative heaters, and start-up compressor with electric motor connected by pipeline to combustion chamber.

EFFECT: invention makes it possible to increase efficiency and reliability of plant with reduction of its weight and dimension characteristics.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области энергетики, в частности к парогазовым энергетическим установкам.The invention relates to the field of energy, in particular to combined cycle power plants.

Наиболее эффективным способом использования природного газа для производства тепловой и электрической энергии является применение парогазовой технологии.The most effective way to use natural gas for the production of heat and electric energy is to use gas-vapor technology.

Известна парогазотурбинная установка (ПГУ), в состав которой входят газотурбинная установка (ГТУ), состоящая из компрессора, камеры сгорания, газовой турбины, котел-утилизатор, паротурбинная установка, конденсатор, конденсатный насос, регенеративные подогреватели, деаэратор, питательный насос (Каландин А.А., Толмачев В.В., Гольдберг Л. Комбинированные парогазовые установки. / СПб.: СПб институт машиностроения; Ред. И.А.Богов и др. - СПб.: СПб ин-т машиностроения, 2003. - 106 с - прототип).A gas-turbine unit (CCGT) is known, which includes a gas-turbine unit (GTU), consisting of a compressor, a combustion chamber, a gas turbine, a waste heat boiler, a steam-turbine unit, a condenser, a condensate pump, regenerative heaters, a deaerator, and a feed pump (A. Kalandin. A., Tolmachev V.V., Goldberg L. Combined combined cycle plants. / St. Petersburg: St. Petersburg Institute of Mechanical Engineering; Edited by I.A. Bogov et al. - St. Petersburg: St. Petersburg Institute of Mechanical Engineering, 2003. - 106 s - prototype).

ПГУ работает следующим образом.CCP works as follows.

В камеру сгорания компрессором подается воздух и из системы подготовки топлива - природный газ. Затем газовоздушная смесь из камеры сгорания поступает в газовую турбину, приводя ее в работу. После газовой турбины выхлопные газы подаются в котел-утилизатор, где за счет теплоты поступивших газов вырабатывается пар, используемый для работы паровой турбины. Из паровой турбины пар поступает в конденсатор, где охлаждается циркуляционной водой. После конденсатора конденсат конденсатным насосом подается через регенеративные подогреватели в деаэратор и затем из деаэратора питательным насосом обратно в котел-утилизатор.Air is supplied to the combustion chamber by the compressor and natural gas from the fuel preparation system. Then the gas-air mixture from the combustion chamber enters the gas turbine, bringing it to work. After the gas turbine, the exhaust gases are fed to the recovery boiler, where due to the heat of the incoming gases, steam is generated that is used to operate the steam turbine. From the steam turbine, steam enters the condenser, where it is cooled by circulating water. After the condenser, the condensate is pumped through the regenerative heaters through the regenerative heaters to the deaerator and then from the deaerator by the feed pump back to the recovery boiler.

Мощность, вырабатываемая газовой турбиной, расходуется на привод компрессора и генератора, подключенного к ГТУ. На привод компрессора расходуется более 50% мощности, развиваемой газовой турбиной, остальная мощность - на привод генератора.The power generated by the gas turbine is spent on the drive of the compressor and generator connected to the gas turbine. More than 50% of the power developed by the gas turbine is spent on the compressor drive, the rest on the generator drive.

Так, для газотурбинной установки ГТЗ-65 (Лебедев А.С., Симин И.О., Петреня Ю.К., Михайлов В.Е. Проект энергетической газотурбинной установки ГТЭ-65 // Теплоэнергетика. - 2008. - №1. - С.46-51) мощность, вырабатываемая газовой турбиной, составляет 133,9 МВт, а на привод компрессора расходуется 70,3 МВт. С учетом потерь мощность на клеммах генератора 61,5 МВт.So, for the gas turbine installation GTZ-65 (Lebedev A.S., Simin I.O., Petrenya Yu.K., Mikhailov V.E. Design of the gas turbine installation GTE-65 // Thermal Engineering. - 2008. - No. 1. - S.46-51) the power generated by the gas turbine is 133.9 MW, and 70.3 MW is spent on the compressor drive. Taking into account losses, the power at the generator terminals is 61.5 MW.

Задачей настоящего технического решения является повышение кпд парогазовой энергетической установки в целом и надежность при уменьшении ее массогабаритных характеристик.The objective of this technical solution is to increase the efficiency of a combined cycle power plant as a whole and reliability while reducing its overall dimensions.

Технический результат достигается тем, что парогазотурбинная энергетическая установка, включающая камеру сгорания, газовую турбину, котел-утилизатор и паротурбинную установку, конденсатор, конденсатный насос, систему регенеративных подогревателей, деаэратор, питательный насос, снабжена эжектором для подачи наружного воздуха, соединенным трубопроводами с камерой сгорания, с отбором пара паровой турбины и с трубопроводом отработанного тепла перед системой регенеративных подогревателей, и пусковым компрессором с электродвигателем, соединенным трубопроводом с камерой сгорания.The technical result is achieved by the fact that a steam-gas turbine power plant including a combustion chamber, a gas turbine, a waste heat boiler and a steam turbine plant, a condenser, a condensate pump, a system of regenerative heaters, a deaerator, a feed pump, is equipped with an ejector for supplying external air connected by pipelines to the combustion chamber , with the selection of steam from a steam turbine and with a waste heat pipe in front of the regenerative heater system, and a starting compressor with an electric motor, with unity duct with the combustion chamber.

На чертеже представлена принципиальная схема ПГУ.The drawing shows a schematic diagram of CCGT.

Парогазовая энергетическая установка включает эжектор 1 для подачи наружного воздуха, соединенный трубопроводом с камерой сгорания 2, к которой подсоединен пусковой компрессор 3 с электродвигателем 4, газовую турбину 5 с электрогенератором 6, котел-утилизатор 7, паротурбинную установку (ПТУ) 8 с электрогенератором 9, конденсатор 10 с конденсатным насосом 11, систему регенеративных подогревателей 12, деаэратор 13, питательный насос 14.Combined-cycle power plant includes an ejector 1 for supplying external air, connected by a pipeline to the combustion chamber 2, to which a starting compressor 3 with an electric motor 4 is connected, a gas turbine 5 with an electric generator 6, a waste heat boiler 7, a steam turbine unit (PTU) 8 with an electric generator 9, a condenser 10 with a condensate pump 11, a system of regenerative heaters 12, a deaerator 13, a feed pump 14.

Парогазовая энергетическая установка работает следующим образом.Combined-cycle power plant operates as follows.

При запуске ПГУ в работу в камеру сгорания 2 одновременно подаются природный газ из системы подготовки топлива и наружный воздух, сжимаемый пусковым компрессором 3, приводимым в движение электродвигателем 4. Из камеры сгорания 2 газовоздушная смесь с температурой около 1400°С поступает в газовую турбину 5, где совершает полезную работу, идущую на привод электрогенератора 6, и далее - в котел-утилизатор 7, в котором вырабатывается перегретый пар, поступающий в ПТУ 8, где совершаемая турбиной полезная работа идет на привод генератора 9. После ПТУ 8 отработанный пар конденсируется в конденсаторе 10 и конденсатным насосом 11 через систему регенеративных подогревателей 12 подается в деаэратор 13 и затем питательным насосом 14 в котел-утилизатор 7. После ввода в работу ПТУ 8 на эжектор 1 из отборов ПТУ 8 подают пар и воздух, т.е. вводится в работу эжектор 1, и далее подача воздуха в камеру сгорания 2 осуществляется эжектором, при этом пусковой компрессор 3 с электродвигателем 4 выводятся из работы. Кроме того, пусковой компрессор является резервным, если предусматривается раздельная работа ГТУ и ПТУ.When the CCGT unit is started, natural gas from the fuel preparation system and external air are compressed into the combustion chamber 2 and compressed by the starting compressor 3, driven by an electric motor 4. From the combustion chamber 2, the gas-air mixture with a temperature of about 1400 ° C enters the gas turbine 5, where it does useful work going to the drive of the electric generator 6, and then to the waste heat boiler 7, in which superheated steam is produced that enters the vocational school 8, where the useful work done by the turbine is used to drive the generator 9. After the vocational school 8 the worked steam is condensed in the condenser 10 and the condensate pump 11 is supplied through the system of regenerative heaters 12 to the deaerator 13 and then by the feed pump 14 to the waste heat boiler 7. After commissioning the anti-tank unit 8, steam and air are supplied to the ejector 1 from the anti-tank unit 8, t. e. the ejector 1 is brought into operation, and then the air supply to the combustion chamber 2 is carried out by the ejector, while the starting compressor 3 with the electric motor 4 is taken out of operation. In addition, the start-up compressor is a stand-by compressor if separate operation of a gas turbine and a gas turbine is provided.

Учитывая, что оптимальный диапазон скорости вращения ротора для газовых турбин составляют от 5000 до 16000 об/мин, в данной ПТУ используется турбина на 15000 об/мин с электрогенератором 6 на 15000 об/мин без редуктора с частотой напряжения статора 750 Гц. Это снижает массу активных частей генератора в 12 раз, а общий вес установки в 10 раз.Considering that the optimal range of rotor speed for gas turbines is from 5000 to 16000 rpm, this technical college uses a turbine of 15000 rpm with an electric generator of 6 at 15000 rpm without a gearbox with a frequency of a stator voltage of 750 Hz. This reduces the mass of the active parts of the generator by 12 times, and the total weight of the installation by 10 times.

Claims

Combined-cycle power plant including a combustion chamber, a gas turbine, a waste heat boiler and a steam turbine installation, a condenser, a condensate pump, a system of regenerative heaters, a deaerator, a feed pump, characterized in that it is equipped with an ejector for supplying air, which is connected by a pipe to the combustion chamber, and pipelines associated with the selection of steam from a steam turbine plant and with a waste heat pipeline in front of a system of regenerative heaters, and a starting compressor with an electric motor, connected by a pipeline to the combustion chamber.